[发明专利]一种发光二极管芯片及其制造方法

说明书

本发明公开了一种发光二极管芯片及其制造方法，属于半导体技术领域。所述发光二极管芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的n型Ⅲ族氮化物半导体层、有源层、p型Ⅲ族氮化物半导体层、透明导电层，所述p型Ⅲ族氮化物半导体层上设有延伸至所述n型Ⅲ族氮化物半导体层的凹槽，第一电极设置在所述n型Ⅲ族氮化物半导体层上，第二电极设置在所述透明导电层上，所述发光二极管芯片还包括依次层叠在所述透明导电层上的出光增强层和绝缘保护层，所述出光增强层的折射率沿所述发光二极管芯片的层叠方向逐渐变化，且所述出光增强层各个位置的折射率均在所述透明导电层的折射率和所述绝缘保护层的折射率之间。本发明提高了LED芯片的外量子效率。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种发光二极管芯片及其制造方法。

背景技术

作为目前全球最受瞩目的新一代光源，发光二极管(英文：Light EmittingDiode，简称LED)具有高亮度、低热量、长寿命等优点，被称为21世纪最有发展前景的绿色照明光源。Ⅲ族氮化物基LED的发光波长涵盖了整个可见光波段，因而备受关注。

传统的LED芯片包括衬底、以及依次层叠在衬底上的n型Ⅲ族氮化物半导体层、有源层、p型Ⅲ族氮化物半导体层、透明导电层，p型Ⅲ族氮化物半导体层上设有延伸至n型Ⅲ族氮化物半导体层的凹槽，第一电极设置在n型Ⅲ族氮化物半导体层上，第二电极设置透明导电层上。在第二电极和第一电极通电的情况下，n型Ⅲ族氮化物半导体层中的电子、p型Ⅲ族氮化物半导体层中的空穴注入有源层复合发光。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

LED芯片内部与出光面两种介质的折射率相差较大，对应全反射的临界角较小，LED芯片内部产生的大部分光无法出射，导致显著的光学损耗，LED芯片的外量子效率较低。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片及其制造方法。所述技术方案如下：

一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片，所述发光二极管芯片包括衬底、以及依次层叠在所述衬底上的n型Ⅲ族氮化物半导体层、有源层、p型Ⅲ族氮化物半导体层、透明导电层，所述p型Ⅲ族氮化物半导体层上设有延伸至所述n型Ⅲ族氮化物半导体层的凹槽，第一电极设置在所述n型Ⅲ族氮化物半导体层上，第二电极设置在所述透明导电层上，所述发光二极管芯片还包括依次层叠在所述透明导电层上的出光增强层和绝缘保护层，所述出光增强层的折射率沿所述发光二极管芯片的层叠方向逐渐变化，且所述出光增强层各个位置的折射率均在所述透明导电层的折射率和所述绝缘保护层的折射率之间。

可选地，所述透明导电层的折射率大于所述绝缘保护层的折射率，所述出光增强层的折射率沿所述发光二极管芯片的层叠方向逐渐减小。

优选地，所述出光增强层各个位置的折射率，与所述出光增强层各个位置和所述透明导电层的距离呈线性关系：

n(x)＝k*x+b；

其中，x为所述出光增强层某处位置和所述透明导电层的距离，n(x)为所述出光增强层x处的折射率，k和b均为定值。

具体地，所述出光增强层为(TiO₂)_x(SiO₂)_1-x，0＜x＜1，x沿所述发光二极管芯片的层叠方向线性减小。

具体地，所述出光增强层为(ZnO)_x(SiO₂)_1-x，0＜x＜1，x沿所述发光二极管芯片的层叠方向线性减小。

另一方面，本发明实施例提供了一种发光二极管芯片的制造方法，所述制造方法包括：

在衬底上依次生长n型Ⅲ族氮化物半导体层、有源层、p型Ⅲ族氮化物半导体层；